Способ т-образного соединения трехслойных судовых конструкций из полимерного композиционного материала и полученный этим способом узел соединения

Изобретение относится к области судостроения и касается Т-образных силовых соединений судовых конструкций, изготовленных из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Предложен способ формирования Т-образного соединения трехслойных судовых конструкций из ПКМ, характеризующийся тем, что в базовой трехслойной конструкции (БТК) делают паз в крайнем и среднем слоях, у края присоединяемой трехслойной конструкции (ПТК) выполняют по всей длине присоединения выемку среднего слоя, в которую на адгезив устанавливают закладную деталь П-образного профиля во всю длину выемки средней полочкой внутрь выемки, вплотную к торцу среднего слоя ПТК, затем ПТК устанавливают по всей длине присоединения в центральную часть паза БТК и предварительно фиксируют, после чего ПТК с обеих сторон приформовывают с помощью внутренних «мокрых» угольников к внутренней поверхности наружного слоя БТК, после этого в образовавшиеся части паза БТК по обе стороны от ПТК по всей длине присоединения на всю глубину паза укладывают вставки, заполняющие паз БТК по высоте до ее крайнего слоя и прижимающие стороны внутренних угольников к ПТК и внутренней стороне наружного слоя БТК, далее ПТК по всей длине присоединения с обеих сторон приформовывают с помощью внешних «мокрых» угольников к установленным в пазу БТК вставкам, а через них - к БТК, обеспечивая их плотное прилегание без воздушных включений. Предложен также узел Т-образного соединения судовых конструкций из ПКМ. Технический результат заключается в обеспечении возможности монтажа таких силовых элементов в любом месте корпуса судна и увеличении жесткости, прочности и надежности корпуса судна. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Группа изобретений относится к судостроению и касается Т-образных силовых соединений судовых конструкций, изготовленных из полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Известны корпуса из ПКМ, имеющие угловые соединения однослойных полотнищ на приформовочных угольниках с ровингами (ОСТ 5.1001-80 «Суда пластмассовые, детали и узлы соединений корпусных конструкций», стр. 12, рис. 4). Однако однослойные полотнища требуют применения частого набора.

Известны также корпуса из ПКМ, включающие угловые соединения трехслойных конструкций на приформовочных угольниках с ровингами, причем одна из трехслойных конструкций содержит внутренний сухарь из полимерного упрочненного материала (ОСТ 5.1001-80 «Суда пластмассовые, детали и узлы соединений корпусных конструкций», стр. 23, рис. 15). Эти конструкции из ПКМ позволяют увеличить шпацию набора. Однако приформовочные угольники не дают равнопрочного соединения трехслойных конструкций и являются слабым звеном, уменьшающим надежность корпусных конструкций из ПКМ в целом.

Известно также угловое соединение борта и верхней палубы корпуса из ПМК, содержащее внешний и внутренний приформовочные угольники, которые связаны с трехслойной обшивкой борта и с трехслойным настилом палубы судна, имеющими несущий наружный и внутренний слои, между которыми расположен средний слой из легковесного заполнителя (Б.Ф. Прохоров, В.Н. Кобелев «Трехслойные конструкции в судостроении», Судостроение, Ленинград, 1972 г., стр. 176, рис. 41а).

Недостатками такого соединения являются большие размеры внешнего приформовочного угольника и его увеличенная толщина для обеспечения требуемой прочности соединения, особенно в случае больших толщин борта и палубы судна, что имеет место для судов с корпусами из ПКМ сравнительно большого водоизмещения. При этом возрастает материалоемкость и трудоемкость изготовления такого соединения при его формировании, а также ухудшается внешний вид корпуса в районе верхней палубы. Кроме того, в случае соединения трехслойных палубы и борта, приформовочные угольники обеспечивают связь только с несущими слоями, что не позволяет достичь требуемого уровня прочности соединения, когда последнее является сильно нагруженным.

Известно изобретение «Угловое соединение борта с палубой корпуса судна из полимерных композиционных материалов» по патенту №2460664 (заявка №2010142959/11) с приоритетом от 21.10.2010 г., зарегистрированному на имя РФ, от имени которой выступает МИНПРОМТОРГ РОССИИ; публикация заявки 27.04.2012 г., публикация патента 10.09.2012 г., права на который отчуждены 30.06.2016 г. на имя ФГУП «Крыловский гос. научный центр», МПК В63В 5/24.

Повышение прочности и надежности узла соединения борта с верхней палубой при одновременном снижении его массогабаритных характеристик достигается тем, что в угловом соединении борта с палубой корпуса судна из полимерных композиционных материалов, включающем внешний и внутренний приформовочные угольники, связанные с несущими слоями трехслойной обшивки борта и трехслойного настила палубы судна, каждый из которых состоит из наружного и внутреннего слоев и расположенного между ними среднего слоя из легковесного заполнителя, по изобретению соединение борта с палубой корпуса посредством внешнего приформовочного угольника осуществлено путем соединения с последним торцов наружного и среднего слоев трехслойной обшивки борта и настила палубы, для чего упомянутые слои выполнены не доходящими до краев соответственно борта и палубы, где происходит их соединение, а в образовавшийся при этом между ними просвет вложена большая по толщине часть внешнего приформовочного угольника, выполненного разделенным по толщине на слои, первый слой из которых уложен с внешней стороны на внутренние несущие слои трехслойного настила палубы и обшивки борта. Причем последующие слои по направлению наружу чередуются со слоями заполнителя, преимущественно легковесного мата, которыми заполнено пространство между внутренними несущими слоями и наружными поверхностями настила палубы и обшивки борта. При этом последний, наружный, слой внешнего приформовочного угольника уложен на последний слой легковесного заполнителя с перекроем на наружные несущие слои обшивки борта и настила палубы, тем самым образуя соединение, при котором внешний приформовочный угольник связан с обоими упомянутыми наружными несущими слоями и средним слоем обшивки борта и палубного настила.

Выполнение внешнего приформовочного угольника заформованным большей частью своей толщины в заполнитель обеспечивает связь между всеми слоями соединяемых элементов, что повышает жесткость, прочность и надежность узла соединения борта с верхней палубой, уменьшает размеры и толщину внутреннего приформовочного угольника и снижает часть толщины внешнего приформовочного угольника, выступающей за наружную поверхность палубы, уменьшая тем самым массогабаритные характеристики узла соединения и улучшая внешний вид корпуса в районе соединения. Недостаток данного способа состоит в том, что распространяется только на угловые соединения, притом для сохранения прочности конструкции из ПКМ материалов, произведенных, например, методом RTM, требуется дополнительная толщина слоев соединительного узла и повышенная материалоемкость.

Известно изобретение «Способ изготовления узлов соединения связей корпусных конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ)» по патенту №2648432 (заявка №2016135872) с приоритетом от 05.09.2016 г., зарегистрированному на имя ФГУП «Крыловский гос. научный центр», публикация 27.03.2018 г., МПК В63В 5/24; В29С 65/48.

Описан способ изготовления узла соединения связей корпусных конструкций из ПКМ, включающий использование угловых соединений трехслойных конструкций, в котором используются отдельно изготовленные угловые соединительные элементы, выполненные методом закрытого формования. Приведена последовательность операций способа: предварительно изготовленные связи конструкций из ПКМ устанавливаются в соединяемое положение, производится подготовка к склеиванию поверхностей собираемой конструкции и угловых соединительных элементов, производится нанесение адгезионного состава на поверхности собираемой конструкции и угловых соединительных элементов, установка углового соединительного элемента на место приклейки, поверх соединительного углового элемента укладывается полоса полиэтиленовой пленки, предотвращающей загрязнение воздушного прижимного мешка, поверх полиэтиленовой пленки укладывается сдутый воздушный мешок, устанавливается упорный каркас, с помощью системы подачи вакуума по магистрали подачи в вакуумные присоски подается вакуум, за счет чего происходит прижатие упорного каркаса к элементам конструкции; в прижимной мешок подается сжатый воздух, вследствие чего мешок заполняет образованную полость и происходит равномерное прижатие углового соединительного элемента по всей поверхности склейки; после полной полимеризации клеевого слоя выпускается воздух из прижимного мешка, отключается вакуум в вакуумных присосках и удаляется упорный каркас, защитная полиэтиленовая пленка и прижимной мешок.

За счет применения описанного способа обеспечивается равномерное прижатие углового соединительного элемента по всей поверхности его склейки к элементам конструкции. Указано, что при этом происходит снижение трудоемкости, сокращение времени изготовления узлов соединения связей корпусных конструкций и повышении их надежности.

Недостатком является сложность реализации данного способа, а также невысокая стойкость к сдвиговым напряжениям.

Также известно изобретение «Узел соединения корпусных конструкций из полимерного композиционного материала» по патенту РФ №2321517 (заявка №2006133253/11) с приоритетом от 15.09.2006 г., зарегистрированному на имя ФГУП «Центральное морское конструкторское бюро «Алмаз», публикация 10.04.2008 г., МПК В63В 5/24. Данный патент выбран в качестве прототипа для устройства и способа соединения.

Описан узел (из описания следует также способ) соединения корпусных конструкций из полимерного композиционного материала в виде Т-образного соединения трехслойных конструкций на приформовочных угольниках с ровингом. В месте соединения обе трехслойные конструкции содержат внутренние сухари. При этом с одной стороны Т-образного соединения установлен на клеевой основе закладной опорный элемент треугольного профиля из полимерного упрочненного материала с предварительной приформовкой двумя слоями стеклоткани, поверх которой установлен приформовочный угольник, причем внутренние сухари в поперечном сечении заканчиваются не раньше катетов треугольного профиля. Предварительная приформовка служит для удобства монтажа и формирования приформовочного угольника.

Использование указанного изобретения позволяет увеличить жесткость, прочность и надежность корпуса судна из ПКМ трехслойной конструкции.

Однако приформовочные угольники не дают равнопрочного соединения трехслойных конструкций и являются слабым звеном, влияющим на надежность корпусных конструкций из ПКМ в целом.

Кроме того, существенными недостатками указанного технического решения является то, что, во-первых, основные нагрузки при сдвиге и изломах воспринимает в основном внутренний слой панели, что требует повышенной прочности на сдвиг материала-заполнителя трехслойной панели, к которой присоединяется другая панель, а во-вторых, при знакопеременных нагрузках на присоединяемую панель (например нагрузках на силовую переборку корпуса судна при движении с высокой скоростью при развитом волнении) на краях заформованных сухарей возникают концентраторы напряжений, вызывающие очаговую деламинацию заполнителя от поверхностей панелей.

Задачей группы изобретений является разработка способа Т-образного соединения корпусных трехслойных конструкций судна из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и полученного этим способом конструкции узла Т-образного соединения судовых конструкций из ПКМ, обеспечивающих возможность монтажа таких силовых элементов у корпуса судна в любом месте, без предварительных заготовок - закладок «сухарей» в тело базовой конструкции (борта судна), а также обеспечивающих жесткость, прочность и надежность полученного соединения при использовании в качестве заполнителя ПКМ (среднего слоя) материалов, обладающих меньшей прочностью на сдвиг по сравнению с прототипом, и менее склонных к очаговой деламинации (расслоению).

Указанная задача решается за счет того, что способ соединения корпусных конструкций из ПКМ в месте Т-образного присоединения к базовой трехслойной конструкции (БТК), например, к борту, другой - присоединяемой трехслойной конструкции (ПТК), например, переборки, включающий использование угловых соединений на приформовочных угольниках, согласно изобретению используют «мокрые» угольники, представляющие собой ровинговую ткань, стекломат или их комбинацию, пропитанную неотвержденным связующим, и осуществляют следующие операции.

Перед началом процесса Т-образного соединения конструкций проводят подготовку места присоединения у базовой трехслойной конструкции (БТК) и края у присоединяемой трехслойной конструкции (ПТК). Для этого в БТК в необходимом месте делают паз в виде выемки в крайнем со стороны присоединения к ней ПТК и среднем слоях до внешнего наружного слоя по всей требуемой длине присоединения и шириной, не менее трехкратной толщины ПТК. Также осуществляют предварительную подготовку ПТК, для чего в ней со стороны присоединяемого к БТК края выполняют по всей длине присоединения выемку среднего слоя на глубину, равную суммарной толщине среднего и внутреннего слоев БТК (с возможным отклонением ±3%), в которую на адгезионный состав, пригодный для работы с данными типами ПКМ, устанавливают закладную деталь в виде скобы П-образного профиля во всю длину выемки и всю толщину среднего слоя ПТК с учетом толщины слоя адгезива (допуск по толщине зависит от свойств адгезионного состава: например, для ПКМ филлера, толщина зазора минимальная, а для полиуретанового состава зазор определяется геометрическими размерами соединения), вставленную средней полочкой внутрь выемки вплотную без зазора к торцу среднего слоя ПТК, причем высота боковых стенок до средней полочки у закладной детали равна ширине среднего слоя БТК (±1%), а средняя полочка выполнена из материала прочностью не менее, чем прочность крайнего слоя БТК.

Затем в требуемом месте Т-образного присоединения ПТК к БТК, подготовленный край ПТК устанавливают в центральную часть паза БТК по всей длине присоединения и предварительно фиксируют для удобства монтажа (например, с помощью адгезива или оснастки), после чего ПТК с обеих сторон приформовывают с помощью внутренних «мокрых» угольников к внутренней поверхности наружного слоя БТК, причем катеты угольников по сторонам ПТК превышают ширину среднего слоя БТК (оптимально - на (10-30) %), а другие катеты по внутренней стороне наружного слоя БТК равны частям ширины паза БТК от края соответствующей поверхности ПТК до конца паза.

После этого в образовавшиеся части паза БТК по обе стороны от ПТК по всей длине присоединения прямо на «мокрое», впритирку по ширине укладывают вставки, прижимающие катеты внутренних приформовочных угольников к соответствующим поверхностям ПТК и к внутренней поверхности наружного слоя БТК, а также заполняющие паз БТК по высоте до уровня ее крайнего со стороны ПТК слоя; при этом вставки выполнены из материала прочностью не менее, чем прочность среднего слоя БТК.

Далее ПТК по всей длине присоединения с обеих сторон приформовывают с помощью внешних «мокрых» угольников к установленным в паз вставкам, а через них - к БТК, обеспечивая их плотное прилегание без воздушных включений, причем катеты внешних угольников по сторонам ПТК заходят за концы соответствующих катетов внутренних угольников (оптимально - на (10-30) %), а катеты по сторонам вставок в БТК превышают ширину соответствующих вставок в пазу и заходят на крайний со стороны ПТК слой БТК (оптимально - на (10-30) %).

В случае образования воздушных включений у внешних «мокрых» угольников, их удаляют любым способом, например, с помощью укаточных валиков.

После этого сформированное Т-образное присоединение ПТК к БТК выдерживают до рабочего состояния - конечной жесткости.

Время выдержки до конечной жесткости Т-образного соединения, полученного описанным способом, зависит от типа адгезива, использованного для предварительной фиксации ПТК, и типа связующего состава в «мокрых» приформовочных угольниках. Так, если для предварительной фиксации ПТК использована технологическая оснастка или адгезив, обеспечивающий моментальную фиксацию, например, на основе циакринов или в виде горячей застывающей массы на основе термопластов, время выдержки полученного соединения зависит только от времени отверждения внутренних и внешних приформовочных угольников и составляет от 1 до 6 часов при температуре не менее 14°С. При применении для предварительной фиксации адгезивов других составов, общее время выдержки увеличивается на время отверждения фиксирующих составов.

Таким образом, заявляемый способ Т-образного присоединения к базовой трехслойной конструкции (БТК) присоединяемой трехслойной конструкции (ПТК), предоставляет возможность монтажа силовых элементов корпуса судна в любом произвольном месте БТК (как правило, борта судна) без предварительных заготовок внутри БТК и обеспечивает жесткость, прочность и надежность такого соединения.

Указанная задача решается также за счет того, что в месте Т-образного присоединения к одной - базовой трехслойной конструкции (БТК) из полимерного композиционного материала (ПКМ) другой присоединяемой трехслойной конструкции (ПТК) из ПКМ, узел соединения включает угловые соединения на приформовочных угольниках, при этом согласно изобретению, БТК по всей длине присоединения выполнена с выемкой - пазом в крайнем со стороны присоединения к ней ПТК и среднем слоях до своего внешнего наружного, как правило, более прочного слоя, шириной не менее, чем три толщины ПТК, и в этот паз помещен край ПТК, которая в пазу БТК с обеих сторон соединена с внутренней поверхностью его наружного слоя с помощью внутренних отвержденных «мокрых» приформовочных угольников, причем катеты угольников по сторонам ПТК превышают ширину среднего слоя БТК (оптимально - на (10-30) %), а другие катеты по внутренней стороне наружного слоя БТК равны части ширины паза от соответствующей поверхности ПТК до его конца; при этом в пазу БТК, по обе стороны от ПТК, по всей длине присоединения помещены вплотную (без зазора) к внутренним приформовочным угольникам вставки из материала прочностью не менее прочности среднего слоя БТК, заполняющие эти части паза БТК по высоте до уровня ее крайнего со стороны ПТК слоя; причем ПТК соединена со вставками и с крайним с ее стороны слоем БТК с помощью внешних отвержденных «мокрых» приформовочных угольников, катеты которых по сторонам ПТК заходят за концы соответствующих катетов внутренних приформовочных угольников (оптимально - на (10-30) %), а катеты со стороны БТК превышают ширину соответствующих вставок в ее пазу и заходят на крайний со стороны ПТК слой БТК (оптимально - на (10-30) %). При этом ПТК со стороны установленного в паз БТК края имеет по всей длине присоединения выемку среднего слоя на глубину, равную суммарной толщине среднего и внутреннего слоев БТК (±3%), в которую с помощью адгезива во всю длину выемки и толщину среднего слоя ПТК, с учетом толщины слоя адгезива, помещена закладная деталь в виде скобы П-образного профиля, которая вставлена средней полочкой внутрь выемки вплотную к торцу среднего слоя ПТК, причем высота боковых стенок до средней полочки у закладной детали равна ширине среднего слоя БТК (±1%), в связи с чем ее средняя полочка в установленной ПТК в выемку БТК находится на уровне плоскости крайнего со стороны ПТК слоя БТК, причем средняя полочка закладной детали выполнена из материала, прочность которого не менее прочности крайнего слоя БТК.

Описанная конструкция узла Т-образного соединения трехслойных конструкций из ПКМ обеспечивает передачу всех нагрузок с внешнего слоя базовой конструкции (БТК), например, несущей оболочки наружного борта, непосредственно, а не через материалы среднего слоя, на несущие оболочки присоединенной конструкции (ПТК), например, переборки. Кроме того, касательные сдвиговые напряжения в несущих оболочках (внешних слоях) базовой конструкции, возникающие, например, при скручивании корпуса от воздействия присоединенной конструкции, например, палубы, разнесены по слоям. При возникновении касательных напряжений в среднем слое базовой конструкции со стороны присоединения, эти напряжения передаются через разрыв на продолжение этого слоя с другой стороны выемки в базовой конструкции.

Кроме того, заявляемая конструкция узла Т-образного соединения трехслойных конструкций из ПКМ обеспечивает фиксацию присоединенной конструкции во всех трех слоях базовой конструкции: обоих крайних (внешних) и среднем (внутреннем), что увеличивает общую прочность соединения и допускает большие знакопеременные нагрузки без создания концентраторов напряжений в месте соединения конструкций. При этом в качестве материала - заполнителя внутреннего (среднего) слоя трехслойной конструкции возможно применение материалов, обладающих меньшей прочностью на сдвиг и большой прочностью на сжатие - растяжение, менее склонных к очаговой деламинации (https: //www.nidaplast.com/sites/default/files/downloads/Plaquette_nautisme_2.pdf), как например, заполнители в виде сотовых структур из полипропиленов или из пластиков на основе арамидных или стеклянных волокон, позволяющих выпускать трехслойные конструкции с внешними и внутренними слоями разной толщины с высокими отношениями показателя прочности к весу.

Таким образом, конструкция заявленного узла Т-образного соединения трехслойных корпусных конструкций судна из ПКМ позволяет увеличить его жесткость, прочность и надежность.

Учитывая, что в корпусе судна из ПКМ большинство взаимно перпендикулярных секций (борт-палуба, палуба-переборка и т.п.) содержит указанные узлы Т-образного соединения, их применение приводит к увеличению прочности, жесткости и надежности корпуса судна в целом.

Суть заявленного изобретений - узла Т-образного соединения трехслойных судовых конструкций из ПКМ, поясняется чертежом, на котором представлен поперечный разрез такого узла соединения.

Заявленный узел Т-образного присоединения к базовой трехслойной конструкции (БТК), например, к борту судна, из ПКМ другой присоединяемой трехслойной конструкции (ПТК), например, внутренней поперечной переборки, из ПКМ состоит из перечисленных ниже частей.

БТК, имеющая крайний наружный 1, средний 2 и крайний внутренний 3 слои, по всей длине присоединения к ней ПТК выполнена с выемкой - пазом 4 (в крайнем внутреннем 3 и среднем 2 слоях до своего крайнего наружного слоя 1) шириной не менее чем три толщины ПТК.

ПТК с наружными слоями 5, 6 и средним слоем 7 установлена по всей длине присоединения своим краем по центру паза 4 БТК и имеет выемку 8 среднего слоя 7 на глубину, равную суммарной толщине среднего 2 и крайнего внутреннего 3 слоев БТК, в которую с помощью адгезива 9 во всю длину выемки 8 и всю толщину среднего слоя 7 ПТК (с учетом толщины слоя адгезива 9), установлена закладная деталь 10 в виде скобы П-образного профиля, которая вставлена средней полочкой 11 внутрь выемки 8 вплотную к торцу среднего слоя 7 ПТК, причем высота боковых стенок 12, 13 у закладной детали 10 до средней полочки 11 равна ширине среднего слоя 2 БТК, в связи с чем ее средняя полочка 11 в узле находится на уровне плоскости крайнего внутреннего слоя 3 БТК, причем средняя полочка 11 закладной детали 10 выполнена из материала прочностью не менее прочности крайнего внутреннего слоя 3 БТК.

При этом ПТК в пазу 4 с обеих сторон соединена с внутренней поверхностью наружного слоя 1 БТК с помощью внутренних отвержденных «мокрых» приформовочных угольников 14, 15; причем их катеты по сторонам наружных слоев 5, 6 ПТК превышают ширину среднего слоя 2 БТК (оптимально - на (10-30) %), а другие катеты по внутренней стороне крайнего наружного слоя 1 БТК равны частям ширины паза 4 от соответствующего края ПТК до конца паза 4. Кроме того, в пазу 4 БТК по обе стороны от ПТК по всей длине присоединения, вплотную к внутренним приформовочным угольникам 14, 15 помещены вставки 16, 17 из материала прочностью не менее прочности среднего слоя 2 БТК, заполняющие эти части паза 4 по высоте до уровня крайнего внутреннего слоя 3 БТК. При этом ПТК скреплена со вставками 16, 17 с помощью внешних отвержденных «мокрых» приформовочных угольников 18, 19, катеты которых по сторонам наружных слоев 5, 6 ПТК заходят за концы соответствующих катетов внутренних приформовочных угольников 14, 15 (оптимально - на (10-30) %), а катеты со стороны БТК превышают ширину соответствующих вставок 16, 17 в пазу 4 и заходят на крайний внутренний слой 3 БТК (оптимально - на (10-30) %).

Пример реализации узла Т-образного соединения борта судна и внутренней поперечной переборки, который формируют следующим описанным ниже образом.

Борт судна: - трехслойная конструкция сэндвичевого типа.

Наружный слой выполнен из ламината производства ООО «КОМПАН МАРИН» (www.kompanmarine.com). Ламинат выполнен из 8 слоев стекло-мультиакса (типа Steklolux), плотностью 600 г|м² на винилэпоксиэфирном связующем типа CW46-30, получен в матрице способом вакуумной инжекции с соотношением армирующего к связующему 70/30. Толщина ламината наружного слоя 6 мм, плотность - 1900 кг/м³.

Средний слой выполнен из сотового материала марки Tubus Honeycomb РР 8.0-120T30F75, плотностью 120 кг/м³, толщиной 40 мм.

Внутренний слой борта выполнен из 4 мм ламината, по составу аналогичного ламинату наружного слоя борта.

Все три слоя склеены в матрице под вакуумом с помощью стекломата 300 г/м² на связующем CW46-30.

Переборка: - трехслойная конструкция сэндвичевого типа.

Наружный и внутренний слои выполнены одинаковыми из ламината, аналогичного ламинату ПКМ борта, толщиной 3 мм.

Средний слой выполнен из сотового материала типа NIDAPLAST 8.0, плотностью 80 кг/м3, толщиной 30 мм.

Все три слоя склеены в матрице под вакуумом с помощью стекломата 300 г/м² на связующем CW46-30.

Подготовка борта в месте присоединения к нему переборки. По всей длине места будущего присоединения переборки в борту выбрали (путем фрезерования) паз шириной 108 мм.

Подготовка присоединяемого края переборки

В переборке со стороны присоединяемого к борту края вынули (путем фрезерования) средний слой на глубину, равную суммарной толщине среднего (40 мм) и внутреннего (4 мм) слоев БТК с учетом слоя адгезива - 44,5 мм (отклонение 1,1%<3%).

Затем в полученную выемку вставили и зафиксировали на адгезив типа СW24-27 закладную деталь в форме скобы П-образного профиля из ламината, аналогичного по составу ламинату наружного слоя борта, толщиной 4 мм, длиной во всю длину выемки, шириной в толщину среднего слоя ПТК с учетом толщины слоя адгезива (29 мм), вставленную средней полочкой внутрь выемки вплотную без зазора к торцу среднего слоя ПТК, причем высота боковых стенок до средней полочки у закладной детали равна 40,2 мм, т.е. отклонение от ширины среднего слоя БТК составляет: 40,2-40=0,2 (мм) или 0,5% (<1%).

Сборка узла

Переборку с подготовленным краем присоединения установили по центру паза в борту и предварительно зафиксировали для удобства монтажа на адгезионный моментальный клей-расплав, например, CW-411, который в дальнейшем растворился в связующих «мокрых» угольников.

При этом «мокрые» угольники состоят из 4-х слоев ровинговой стеклоткани типа «рогожа» в комбинации со стекломатом плотностью 600 г/м², пропитанных винилэфирным связующим типа EPOVIA 1051TAS.

После этого переборку с обеих сторон приформовали с помощью внутренних «мокрых» угольников к внутренней поверхности наружного слоя борта, причем катеты угольников по сторонам переборки составили 47 мм, т.е. превысили ширину среднего слоя борта на: 47-40=7 (мм) или 17,5%, а другие катеты по внутренней стороне наружного слоя борта равны 36 мм, т.е. равны части ширины паза от края переборки до его конца.

Далее по обе стороны от переборки в образовавшиеся части паза в борту, по всей длине присоединения прямо на неотвержденные «мокрые» угольники уложили бобышки из пенопласта плотностью 80-100 кг/м³, прижавшие внутренние приформовочные угольники к соответствующим поверхностям переборки и внутренней поверхности наружного слоя борта, а также заполнившие части паза борта по толщине до уровня его крайнего со стороны переборки слоя.

Затем установленную и закрепленную переборку по всей длине присоединения с обеих сторон приформовали с помощью внешних «мокрых» угольников к установленным в пазу бобышкам и к борту, причем катеты внешних угольников по сторонам переборки составили 57 мм, т.е. превысили длину катетов внутренних приформовочных угольников на: 57-47=10 (мм) или на 21,3%, а катеты внешних угольников по сторонам бобышек составили 45 мм, т.е. превысили ширину бобышек с заходом на крайний слой борта на: 45-36=9 (мм) или 25%.

Воздушные включения, образовавшиеся при этом под внешними «мокрыми» угольниками, удалили с помощью укаточных валиков соответствующих артикулов, выбранных из каталога в Интернете: «https://smola-steklotkan.ru/catalog/instrument_i_sredstva_zashchity/valik_prikatochnyy/».

Процесс полимеризации «мокрых» приформовочных угольников, т.е. время выдержки до рабочего (твердого) состояния Т-образного соединения борта суда с внутренней поперечной переборкой, полученного описанным способом, составило 5 часов при температуре 16°С.

Таким образом, описанный способ Т-образного соединения 3-слойных конструкций из ПКМ (борта судна и внутренней поперечной переборки), позволил без предварительных заготовок внутри борта сформировать силовой узел Т-образного соединения в требуемом месте корпуса судна, который обеспечивает жесткость, прочность и надежность этого соединения при использовании в качестве заполнителей в конструкциях из ПКМ (средних слоев) материалов, обладающих невысокой плотностью, прочностью на сдвиг (меньшей по сравнению с прототипом) и менее склонных к очаговому расслоению.

1. Способ Т-образного соединения трехслойных судовых конструкций из полимерного композиционного материала (ПКМ), включающий использование угловых соединений на приформовочных угольниках, отличающийся тем, что перед соединением предварительно проводят подготовку края у присоединяемой трехслойной конструкции (ПТК) и места присоединения у базовой трехслойной конструкции (БТК), для чего в БТК по всей длине присоединения делают паз в крайнем со стороны присоединения к ней ПТК и среднем слоях до внешнего наружного слоя, шириной не менее трехкратной толщины ПТК, а также у присоединяемого края ПТК выполняют по всей длине присоединения к БТК выемку среднего слоя на глубину, равную суммарной толщине среднего и внутреннего слоев БТК ±3%, в которую на адгезионный состав устанавливают закладную деталь в виде скобы П-образного профиля во всю длину выемки и толщину среднего слоя ПТК с учетом толщины слоя адгезива, при этом вставляют ее средней полочкой внутрь выемки, вплотную к торцу среднего слоя ПТК, причем высота боковых стенок до средней полочки у закладной детали равна ширине среднего слоя БТК ±1%, а средняя полочка выполнена из материала прочностью не менее, чем прочность крайнего слоя БТК; затем ПТК подготовленным краем устанавливают по всей длине присоединения в центральную часть паза БТК и предварительно фиксируют, после чего ПТК с обеих сторон приформовывают с помощью внутренних «мокрых» угольников к внутренней поверхности наружного слоя БТК, причем катеты угольников по сторонам ПТК превышают ширину среднего слоя БТК, а другие катеты по внутренней стороне наружного слоя БТК равны частям ширины паза от края соответствующей поверхности ПТК до конца паза; после этого в образовавшиеся части паза БТК по обе стороны от ПТК по всей длине присоединения прямо на неотвержденные «мокрые» угольники, вплотную по ширине, на всю глубину паза укладывают вставки, заполняющие паз БТК по высоте до уровня его крайнего со стороны ПТК слоя и прижимающие катеты внутренних приформовочных угольников к соответствующим поверхностям ПТК и внутренней поверхности наружного слоя БТК; при этом вставки выполнены из материала прочностью не менее, чем прочность среднего слоя БТК; далее ПТК по всей длине присоединения с обеих сторон приформовывают с помощью внешних «мокрых» угольников к установленным в пазу БТК вставкам, а через них - к БТК, обеспечивая при этом их плотное прилегание без воздушных включений, причем катеты внешних приформовочных угольников по сторонам ПТК заходят за концы соответствующих катетов внутренних приформовочных угольников, а катеты по сторонам вставок в БТК превышают ширину соответствующих вставок в пазу и заходят на крайний со стороны ПТК слой БТК, после чего сформированное Т-образное присоединение ПТК к БТК выдерживают до рабочего состояния - конечной жесткости.

2. Способ Т-образного соединения по п.1, отличающийся тем, что катеты внутренних приформовочных угольников по сторонам ПТК превышают ширину среднего слоя БТК на 10-30%, катеты внешних приформовочных угольников по сторонам ПТК заходят за концы соответствующих катетов внутренних угольников на 10-30%, а катеты по сторонам вставок в БТК превышают ширину соответствующих вставок в пазу и заходят на крайний со стороны ПТК слой БТК на 10-30%.

3. Способ Т-образного соединения по пп. 1, 2, отличающийся тем, что после приформовывания ПТК внешними «мокрыми» угольниками их прикатывают укаточными валиками до полного удаления воздушных включений под ними.

4. Способ Т-образного соединения по пп. 1-3, отличающийся тем, что при использовании адгезива, обеспечивающего моментальную предварительную фиксацию сборочных частей, время выдержки полученного соединения составляет от 1 до 6 часов при температуре не менее 14°С.

5. Узел Т-образного соединения трехслойных судовых конструкций из полимерного композиционного материала (ПКМ), включающий угловые соединения трехслойных конструкций на приформовочных угольниках, отличающийся тем, что базовая трехслойная конструкция (БТК), Т-образно соединенная с присоединяемой трехслойной конструкцией (ПТК), выполнена по всей длине их соединения с пазом на глубину до своего наружного слоя, в центральную часть которого помещен край ПТК, причем ПТК в пазу БТК с обеих сторон соединена с внутренней поверхностью его наружного слоя с помощью внутренних отвержденных «мокрых» приформовочных угольников, катеты которых по сторонам ПТК превышают ширину среднего слоя БТК, а другие катеты по внутренней стороне наружного слоя БТК равны части ширины паза от соответствующей поверхности ПТК до его конца; при этом по обе стороны от ПТК, в пазу БТК по всей длине присоединения помещены вплотную к внутренним приформовочным угольникам вставки из материала прочностью не менее прочности среднего слоя БТК, заполняющие эти части паза БТК по высоте до уровня ее крайнего со стороны ПТК слоя; причем ПТК соединена со вставками и с крайним с ее стороны слоем БТК с помощью внешних отвержденных «мокрых» приформовочных угольников, катеты которых по сторонам ПТК заходят за концы соответствующих катетов внутренних приформовочных угольников, а катеты со стороны БТК превышают ширину соответствующих вставок в пазу и заходят на крайний со стороны ПТК слой БТК; при этом ПТК со стороны установленного в паз БТК края имеет по всей длине присоединения выемку среднего слоя на глубину, равную суммарной толщине среднего и внутреннего слоев БТК ±3%, в которую на адгезив во всю длину выемки и толщину среднего слоя ПТК с учетом толщины слоя адгезива помещена закладная деталь в виде скобы П-образного профиля, которая вставлена средней полочкой внутрь выемки, вплотную к торцу среднего слоя ПТК, причем высота боковых стенок закладной детали до ее средней полочки равна ширине среднего слоя БТК ±1%, а средняя полочка выполнена из материала, прочность которого не менее прочности крайнего слоя БТК со стороны ПТК.

6. Узел Т-образного соединения по п. 5, отличающийся тем, что катеты внутренних приформовочных угольников по сторонам ПТК превышают ширину среднего слоя БТК на 10-30%; катеты внешних приформовочных угольников по сторонам ПТК заходят за концы соответствующих катетов внутренних угольников на 10-30%, а катеты по сторонам вставок в БТК превышают ширину соответствующих вставок в пазу и заходят на крайний со стороны ПТК слой БТК на 10-30%.